Цифровой журнал «Компьютерра» № 94 - Коллектив Авторов

Компьютерра

07.11.2011 - 13.11.2011

Статьи

Вычислительная машина 5Э92б: Бессмертная душа «Алдана»

Евгений Лебеденко, Mobi.ru

Опубликовано 08 ноября 2011 года

Фёдор же Симеонович Киврин забавлялся с машиною, как ребёнок с игрушкой. Он мог часами играть с нею в чёт-нечёт, обучил её японским шахматам, а чтобы было интереснее, вселил в машину чью-то бессмертную душу — впрочем, довольно жизнерадостную и работящую.

- Братья Стругацкие. «Понедельник начинается в субботу»

Почитатели творчества братьев Стругацких наверняка помнят отрывок, приведённый в качестве эпиграфа. Машиной, с которой, как ребёнок с игрушкой, забавлялся маститый волшебник Киврин, был «Алдан-3». Именно об этой вымышленной ЭВМ главный герой «сказки для научных работников младшего возраста» «Понедельник начинается в субботу» программист Саша Привалов сказал: «Богатая машина». Установленный в вычислительном центре поразительного НИИЧАВО, «Алдан-3» периодически «светится» на страницах повести. Ведь он как-никак стал рабочим инструментом Привалова и практически единственным логично работающим агрегатом в полной левитации, неконгруэнтной трансгрессии и инкуб-преобразования деятельности волшебного НИИ. Впрочем, «с кем поведёшься...». Работая на чародеев, жёсткая логика «Алдана-3» подвергалась суровым испытаниям и зачастую начинала барахлить. Например, после экспериментов Кристобаля Хунты, который подключал «Алдан» к своей центральной нервной системе, отчего компьютер «вместо того, чтобы считать в двоичной системе, непонятным мне образом переходил на древнюю шестидесятиричную, да ещё менял логику, начисто отрицая принципы исключённого третьего». Вспоминается и полупрозрачная коробочка, которую директор НИИЧАВО Янус Полуэктович («не помню уже, А или У») подключил к «Алдану», после чего через десять секунд у последнего полетели все предохранители. Ну и, конечно же, одушевлённость «Алдана», который иногда печатал на выходе: «Думаю. Прошу не мешать».

"Компактный, красивый, таинственно поблескивающий", «Алдан-3» явно был гордостью Привалова. Саша, работая с ним в НИИЧАВО, «гордился своей очевидной нужностью».

Конечно же, «Алдан-3», как и ИЗНАКУРНОЖ и умклайдет, — предмет абсолютно вымышленный. Только в отличие от волшебной палочки, предмета, не существующего в природе, у «Алдана» в середине шестидесятых годов прошлого столетия была масса прототипов. Можно рассуждать о том, что литературный гений Стругацких в «Алдане-3» просто обобщил облик советских ЭВМ того времени. Или же о том, что основой ниичавошной ЭВМ стал компьютер «Раздан-3», сданный в серийную эксплуатацию в 1966 году, через год после выхода в печать «Понедельника...» и предназначавшийся для решения научно-технических, планово-экономических (каково!) и статистических задач.

А ещё можно вспомнить о том, что в то время советская наука в большинстве своем творилась в режимных НИИ, прятавшихся на территориях ЗАТО (закрытых административно-территориальных образованиях), и скрытный облик НИИЧАВО, расположенного в городке Соловце, очень уж подходит под описание такого «почтового ящика».

А значит, прототип приваловской ЭВМ мог появиться из мира «оборонки». Тем более что проект «Алдан» существовал в действительности. Только разрабатывался он не для волшебников, а для противовоздушной обороны. Полигонный комплекс «Алдан» был испытательным прототипом системы ПРО А-35, предназначенной для защиты Центрального административно-промышленного района СССР (включая Москву) от межконтинентальных баллистических ракет противника. Располагался «Алдан» в пустыне, на закрытом полигоне Сары-Шаган, что неподалеку от озера Балхаш. Именно на базе «Алдана» проходили испытания изделия 5Ж56 — стрельбового комплекса, оснащённого противоракетами А-350.

При чём же тут ЭВМ? А при том, что система «Алдан» являлась сложнейшим кибернетическим комплексом, работающим в автоматическом режиме. И её основой были радиолокационные и вычислительные средства, предназначенные для наведения противоракет на цели.

"Холодная война", обострившаяся донельзя к середине пятидесятых годов прошлого столетия, поставила перед разработчиками оборонных систем, казалось бы, неразрешимую задачу. Связана она была с попыткой перехвата и уничтожения целей, находящихся в высоких слоях атмосферы, самыми смертоносными из которых были баллистические ракеты с ядерными боеголовками.

Конечно, научиться засекать такие ракеты с помощью мощных радарных установок научились достаточно быстро, а вот с задачей расчёта их прогнозных траекторий и отправки навстречу противоракет учёные долгое время справиться не могли. Работавшие в режиме реального времени радары были приборами аналоговыми, разрабатывавшимися изначально для взаимодействия только с человеком-оператором. Своевременный же и точный расчёт траектории вражеских целей могли выполнить лишь компьютеры — инструмент в те годы сравнительно новый и вовсе не адаптированный к работе с такой периферией, как радиолокаторы.

Решение задачи «скрещивания ежа с ужом» было поручено научному коллективу из Института точной механики и вычислительной техники под управлением Сергея Алексеевича Лебедева, которого вполне заслуженно именуют отцом первых советских компьютеров. К этой ответственной работе Лебедев подошёл нестандартно и привлёк группу талантливых студентов Московского энергетического института, среди которых был Всеволод Сергеевич Бурцев.

Именно Всеволод Бурцев к середине пятидесятых разработал метод селекции и оцифровки радиолокационного сигнала — базу систем автоматического наведения на цель. В основе таких систем находились специальные компьютеры — управляющие вычислительные системы реального времени. Будучи не столь мощными, как их собратья общего назначения, эти ЭВМ имели архитектуру, специально «заточенную» под вычисления в реальном масштабе времени и необходимость взаимодействия с многочисленными объектами, работающими в аналоговом режиме.

Первые такие ЭВМ специального назначения — «Диана-1» и «Диана-2» были разработаны коллективом под управлением Бурцева в рамках системы наведения на воздушные цели истребителей и легли в основу кандидатской диссертации Всеволода Сергеевича. Заслушивавший её ученый совет единогласно присудил ей статус докторской.

Наряду с развитием науки Всеволод Сергеевич Бурцев вёл активную преподавательскую деятельность в стенах Московского физико-технического института.

Развивая эту работу, коллектив Бурцева придумал основные принципы построения системы ПРО, работающей в автоматическом режиме. В его состав входили радиолокаторы дальнего обнаружения, локаторы захвата и ведения цели, радары, связанные с противоракетами, и, конечно же, вычислительный комплекс, управляющий всем этим хозяйством. И зачастую все эти объекты были разнесены на сотни километров. А это означало сложности, связанные с их коммуникацией, получением и своевременной обработкой информации.

Для решения этой проблемы коллективом Бурцева была предложена уникальная для того времени архитектура вычислительного комплекса. В отличие от большинства тогдашних ЭВМ общего назначения, к примеру лебедевской БЭСМ, управление вычислительным процессом в которой было построено на основе последовательной работы всех её устройств (устройство выборки команды, арифметическое устройства, устройство управления вводом-выводом), в спецЭВМ Бурцева все эти устройства получили автономное управление и фактически рассматривались как автономно работающие процессоры, асинхронно обращающиеся к общей оперативной памяти.

Чтобы это стало возможным, был разработан мультиплексный канал обращения к памяти, благодаря которому работа арифметического устройства с памятью происходила на фоне параллельной записи в память данных со стороны устройств выборки команды и управления вводом-выводом.

Таким образом, архитектура противоракетной ЭВМ стала одной из первых реализаций многопроцессорных ЭВМ с общем полем памяти — исторического фундамента современных суперкомпьютеров.

Разработанная на базе этой архитектуры вычислительная машина М-40, обладая оперативной памятью объёмом 4096 сорокоразрядных слов, обеспечивала производительность в сорок тысяч операций в секунду, что больше чем в три раза превышало производительность БЭСМ (12 000 операций в секунду).